改进电荷泵技术在高压MOS晶体管可靠性分析中的应用

"电荷泵技术在高压MOS晶体管可靠性研究中的应用* (2009年)" 电荷泵技术是一种在半导体器件分析中广泛使用的测量技术，特别在研究高压MOS（金属氧化物半导体）晶体管的可靠性时，它扮演着至关重要的角色。在本文中，作者们探讨了如何利用电荷泵技术来分析14V高压MOS晶体管在经受高温载流子注入（HCI）应力之后的特性变化。 1. **电荷泵技术**： 电荷泵技术是一种用于测量半导体中陷阱态密度（即界面陷阱）的方法。它基于动态电荷注入和提取的概念，通过改变电压脉冲的极性和频率，可以精确地确定陷阱态的存在位置和数量。在高压MOS晶体管中，这些陷阱态可能对器件性能产生负面影响，如阈值电压漂移、漏电流增加等。 2. **高压MOS晶体管**： 高压MOS晶体管通常用于需要承受高电压的电路中，如电源管理、驱动电路和开关应用。它们的设计和制造需要考虑电场强度、载流子迁移率和耐击穿能力等因素。在可靠性研究中，理解这些器件在高压环境下的行为至关重要。 3. **HCI效应**： 高温载流子注入（HCI）是半导体器件在高电压操作下常见的一种失效机制。它会导致界面陷阱的产生，这些陷阱会捕获电子或空穴，进而影响器件的电学性能。通过电荷泵技术，可以量化这些由HCI效应产生的界面陷阱，为改善器件的长期稳定性提供依据。 4. **器件损伤分析**： 使用改进的不对称电荷泵技术，研究人员能够定位器件内部的损伤区域，并评估其程度。这种技术使得在微观尺度上对器件的损伤进行无损检测成为可能，对于优化器件设计和工艺参数具有重要意义。 5. **优化与改进**： 根据电荷泵技术提供的信息，工程师可以针对性地调整器件结构和制造过程，减少界面陷阱的生成，从而提高高压MOS晶体管的可靠性和效率。这包括选择适当的材料、优化栅氧化层厚度、改善掺杂工艺等。 6. **关键词与领域**： 关键词“电荷泵”（CP）、“界面陷阱密度”、高压（HV）、晶体管和HCI，表明该研究涉及半导体物理、微电子工程和可靠性工程等多个领域。论文的发表地点（电子器件杂志）和分类号（EEACC:0170N;2570D）也揭示了其在学术交流和工业实践中的重要地位。 这篇2009年的论文展示了电荷泵技术在高压MOS晶体管可靠性研究中的创新应用，通过深入分析HCI效应导致的界面陷阱，为提升器件性能和工艺改进提供了科学依据。这项工作对于推动半导体行业的科技进步，特别是高压电子设备的可靠性和效率，具有深远的影响。